WO2019076952A1 - Elektrischer energiespeicher und verfahren zum identifizieren eines speichermodultyps eines elektrischen energiespeichers - Google Patents

Elektrischer energiespeicher und verfahren zum identifizieren eines speichermodultyps eines elektrischen energiespeichers Download PDF

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WO2019076952A1
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Michael Schneider
Timo Anderten
Florian Pritscher
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy storage according to the
  • An electrical energy storage such as a lithium-ion battery, as commonly used in the automotive sector as a traction battery, i.
  • a lithium-ion battery as commonly used in the automotive sector as a traction battery, i.
  • As an energy source for driving the vehicle is used, comprises a plurality of memory modules, each of which in turn has a plurality of series-connected or parallel memory cells.
  • a defect within the energy store for example a defective memory cell
  • the smallest exchangeable unit currentlyadays is usually a memory module in practice.
  • such memory modules may differ, despite identical geometry and the same connection, i. there are memory modules
  • the different memory module types can be, for example
  • the electrical or chemical properties as well as safety-related limits may differ in the memory module types.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • electrical energy store provided with a plurality of electrically in series or parallel memory modules, each having a plurality of electrically connected in series or parallel memory cells, wherein the memory modules each have at least one temperature sensor strand with a temperature sensor in the form of a temperature-dependent resistor for measuring the memory module temperature, and a
  • Battery control unit which is connected by means of the temperature sensor strands with the temperature sensors and based on the resistance values of the temperature sensor strands, the temperatures present at the respective temperature sensors, wherein the battery control unit is adjusted, based on the measured resistance values of Temperature sensor strands to determine a memory module type.
  • Temperature sensors with different nominal resistors to install or alternatively same temperature sensors in which one or more a resistor is connected in series. This can be a safe
  • the identification of the memory modules is used to ensure that when replacing individual memory modules only those memory modules are installed, which are approved for the relevant energy storage. It can thus be the input of a service employee (barcode scanner, etc.), of which a new
  • the identification can be used to switch in the battery control unit a parameter set suitable for this memory module type. That is, the battery controller recognizes, for example, if a larger capacity memory module has been installed, and selects the appropriate parameter set for that memory module type, so that this memory module from the battery controller will be correct and possibly different from the rest
  • Memory modules is controlled.
  • the battery control unit based on the identification of a corresponding Zellbedatung and
  • the memory modules each have a plurality of temperature sensor strings
  • Temperature sensors, and the battery control unit is adapted, based on the measured resistance values of the temperature sensor strands to a respective temperature sensor type of the temperature sensors
  • the types of temperature sensors differ in providing different resistance values at a particular temperature.
  • the temperature sensor types are therefore distinguishable by different nominal resistances.
  • the coding by means of anyway required temperature-dependent resistors makes this embodiment cost.
  • Battery control unit adapted, additionally based on the position at the appropriate temperature sensor type to be determined
  • Memory module type is arranged to determine this memory module type.
  • the position of a temperature sensor type is also indicated by a
  • the memory modules each have a plurality of temperature sensor strings
  • Temperature sensors, and the battery control unit is adapted to determine a memory module type based on the measured resistance values of the temperature sensor strands and a combination of these resistance values per memory module. It can be used to encode the memory modules temperature sensors with different
  • Nominal resistors to install or alternatively same temperature sensors in which one or more is connected in series for encoding a resistor.
  • the invention provides a method for identifying a memory module type of electrical energy storage having a plurality of memory modules electrically connected in series or in parallel each having a plurality of memory cells electrically connected in series or in parallel, the method comprising the steps of: detecting a resistance value, respectively at least one
  • Temperature sensor string with a temperature sensor for measuring the memory module temperature, determining the at the respective
  • Temperature sensors present temperatures by means of a
  • Temperature sensor strands and determining a memory module type based on the resistance value of the at least one temperature sensor string per memory module.
  • Temperature sensor type of the temperature sensor based on the measured resistance value of the associated temperature sensor strand determines, per memory module each of the memory module types of several
  • Temperature sensors per memory module detected, and the memory module type determined by a combination of the temperature sensor types per memory module.
  • the advantage of this embodiment is that several potential types of memory module are distinguishable thereby.
  • the types of temperature sensors are distinguished by their resistance values at a specific temperature. The coding by means of anyway required temperature-dependent resistors makes the implementation of this embodiment cost.
  • Memory module type determined by taking into account which temperature sensor type is located at which position in the memory module.
  • the advantage of this embodiment is that even more potential memory module types are distinguishable.
  • the method further comprises the step of determining whether the memory module type is allowed for the energy store. This increases the reliability of the electrical energy storage.
  • the present invention provides a motor vehicle with such an electrical energy storage.
  • Figure 1 is a schematic representation of an electrical
  • Figure 2 is a schematic representation of an electrical
  • FIG. 3 is a temperature-resistance diagram of FIG.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an embodiment of a
  • Figure 2 shows an electrical energy storage according to a
  • the memory comprises a plurality of memory modules 1. These memory modules 1 are electrically connected to each other in series or in parallel. Each of these memory modules has a plurality, not shown, electrically in series or in parallel
  • the memory cells are electrochemical cells, in particular lithium-ion accumulators.
  • a plurality of temperature sensors 2 and 3 are provided in each of the memory modules 1. In the illustrated
  • Temperature sensors 2, 3 may be provided, for example, one, two, four or more than four.
  • the three illustrated temperature sensors 2 and 3 are spatially distributed over the memory module 1, for example, there is a first temperature sensor at one longitudinal end of the memory module 1, a second temperature sensor in the middle of the memory module 1 and a third temperature sensor at the other longitudinal end of the memory module 1 to the Cover temperature measurement of the memory module spatially as well as possible over the entire memory module.
  • Temperature sensors 2 and 3 are NTC resistance sensors whose resistance varies with temperature. But there could be others too
  • Each of the temperature sensors 2, 3 is assigned by means of a, the respective temperature sensor
  • Temperature sensor string 8 is electrically connected to a battery control unit 5, for example, directly or via an intermediate analog-to-digital converter 4.
  • the temperature sensor string 8 is an electrical conductor, such as a wire, a cable, a conductor, etc., the associated temperature sensor 2 with the Analog-to-digital converter 4 and / or the battery control unit 5 connects and transmits the measurement information of the associated temperature sensor 2 to the analog-to-digital converter 4 and / or the battery control unit 5.
  • the assigned temperature sensor line 8 transmits only the information of the
  • the other temperature sensors 2 each own temperature sensor strands 8 are assigned.
  • Memory module 1 can be realized, the memory module types are distinguishable based on different types of temperature sensors. As an alternative to coding by means of different temperature sensor types, it is also possible to incorporate temperature sensors of the same type, coding being achieved in that one or more of the temperature sensors of a memory module 1 is electrically connected in series, so that in a temperature sensor string 8 in addition to a
  • Temperature sensor and a series resistor can be provided.
  • temperature sensors 2 of a first type two different types are provided here, namely temperature sensors 2 of a first type and temperature sensors 3 of a second type.
  • Temperature sensor types differ, for example, by different nominal resistances at certain nominal temperatures.
  • the nominal temperature is usually 25 ° C. That is, at one
  • the temperature sensors have a different resistance value depending on the type.
  • the invention is not limited to two different types of temperature sensors, but it can also be provided several different types of temperature sensors. It is true that the more different types
  • Temperature sensors are provided, the more different types of memory modules are distinguishable.
  • Each of the temperature sensors 2, 3 is a role as the first
  • Temperature sensor, second temperature sensor or third temperature sensor assigned, depending on how many temperature sensors 2, 3 per
  • Memory module 1 are provided.
  • this assigned role is recognizable, for example, via a pin assignment of a plug, by means of which the temperature sensor strands 8 with the
  • the first temperature sensor is located spatially in all memory modules 1 of the energy store substantially at the same position, the second temperature sensor also spatially in all memory modules of
  • the first temperature sensor is located at one end of the memory module, the third
  • Temperature sensor at the opposite end of the memory module and the second temperature sensor between the first and third Temperature sensor determines a unique coding and identification of the memory module 1.
  • a memory module type A left
  • Memory module 1 in Figure 2) identified by the fact that the first, second and third temperature sensor is each formed by a temperature sensor 2 of the first type.
  • a memory module type B (middle memory module 1 in FIG. 2) is identified by the first temperature sensor being formed by a temperature sensor 3 of the second type and the second and third temperature sensors each by a temperature sensor 2 of the first type.
  • a memory module type C (right memory module 1 in FIG. 2) is identified by forming the first and second temperature sensors of a temperature sensor 2 of the first type and the third temperature sensor of a temperature sensor 3 of the second type.
  • Each temperature sensor 2 and 3 is via one of
  • Temperature sensor strands 8 via the analog-to-digital converter 4 to the battery control unit (BMU) 5 connected.
  • the battery control unit 5 receives the resistance values of the individual temperature sensors 2 and 3 and first determines a temperature sensor type and from the combination of temperature sensor types per memory module 1
  • Temperature sensor types are preferably taken into account at which position which type of temperature sensor is located, i. of which type is the first temperature sensor, of which type the second
  • Temperature sensor is and of which type is the third temperature sensor.
  • FIG. 3 shows a temperature-resistance diagram of two
  • Temperature sensors 2 and 3 of different types wherein the curve 6 is a resistance-temperature curve of the temperature sensor 2 of the first type and the curve 7 is a resistance-temperature curve of the
  • Temperature sensor 3 of the second type represents.
  • the diagram represents one Assignment is based on the battery control unit 5 from a determined resistance value with knowledge of the temperature sensor type a
  • Temperature value can determine.
  • the temperature sensor of the first type has a lower one
  • the battery control unit 5 determines that it must be a temperature sensor of another type, namely of the second type. For reliable detection of the different temperature sensor types, it is advantageous if the distance between adjacent curves is greater than the maximum
  • Temperature spread which usually occurs between temperature sensors of the same memory module in normal operation. To prevent that an unusually large temperature spread occurs, there are the following
  • Detection is carried out under predetermined climatic environmental conditions, for example, after the energy storage over a certain period of time at a certain ambient temperature
  • Temperature sensors are different temperatures. If, in determining the temperatures of the three temperature sensors 2, 3, it results that one or more temperature sensors have a
  • the battery control unit can determine that this is
  • Temperature sensor and a temperature sensor of other types are examples of temperature sensors.
  • one of the temperature sensors 2 per storage module 1 for example the second temperature sensor 2 (this corresponds in FIG. 2 to the respective average temperature sensor) is varied, ie This second temperature sensor has the same resistance in all memory module types.
  • one of the temperature sensors 2 per memory module 1 provides a secure reference for comparing the other temperature sensors of the same memory module 1 with this as a reference.
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating one embodiment of a method for identifying a memory module. This
  • Method may be performed to identify each of the memory modules 1.
  • this method is carried out after the replacement of a memory module 1 for this exchanged memory module 1.
  • step S101 from the
  • Resistance values can be determined on the basis of the diagram according to FIG respective temperature sensors 2, 3 prevailing temperature can be determined. For example, this temperature is first determined by means of the curve 6 for the first temperature sensor type (or the lowest curve of the resistance-temperature curves) as a reference.
  • the battery control unit 5 determines the temperature spread, ie how large the differences between the determined temperature values of
  • Temperature sensors 2, 3 per memory module 1 are.
  • the lowest temperature could serve as a reference, since using a temperature sensor 2 of the first type, it can be assumed that the lowest detected temperature is based on a temperature sensor of the first type
  • step S103 the determined
  • Temperature spreads i. the determined difference values compared with a predetermined maximum temperature spread. Is the
  • Temperature sensor of the same type act, which corresponds to the step S104 in Figure 4. Is the temperature spread of a particular
  • Temperature sensor greater than the maximum temperature spread then it must be another type of temperature sensor and the method proceeds to step S105. If only temperature sensors of two different types are used, as is the case in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, then it can be inferred that it is a temperature sensor 3 of the second type is. If more than two types of temperature sensors are used, then the individual types can be distinguished by the extent of temperature spread.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit mehreren Speichermodulen (1), die jeweils zumindest einen Temperatursensorstrang (8) mit einem Temperatursensor (2, 3) in Form eines temperaturabhängigen Widerstands zum Messen der Speichermodultemperatur aufweisen, und einer Batteriesteuereinheit (5), die anhand der Widerstandswerte der Temperatursensorstränge (8), die an den jeweiligen Temperatursensoren (2, 3) vorliegenden Temperaturen bestimmt, wobei die Batteriesteuereinheit (5) angepasst ist, anhand der gemessenen Widerstandswerte der Temperatursensorstränge (8) einen jeweiligen Speichermodultyp zu bestimmen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Identifizieren eines Speichermodultyps, mit den Schritten: Erfassen eines Widerstandswerts jeweils zumindest eines Temperatursensorstrangs (8) mit einem Temperatursensor (2, 3), Bestimmen der an den jeweiligen Temperatursensoren (2, 3) vorliegenden Temperaturen mittels einer Batteriesteuereinheit (5) anhand der Widerstandswerte der Temperatursensorstränge (8), Bestimmen eines Speichermodultyps anhand des Widerstandswerts des zumindest einen Temperatursensorstrangs (8) pro Speichermodul (1).

Description

Elektrischer Energiespeicher und Verfahren zum Identifizieren eines Speichermodultyps eines elektrischen Energiespeichers
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Identifizieren eines Speichermodultyps eines elektrischen Energiespeichers gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 5.
Ein elektrischer Energiespeicher, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, wie er üblicherweise im Automobilbereich als Traktionsbatterie, d.h. als Energiequelle zum Antrieb des Fahrzeugs, verwendet wird, umfasst mehrere Speichermodule, von denen jedes wiederum mehrere in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen aufweist. Im Falle eines Defekts innerhalb des Energiespeichers, beispielsweise eine defekte Speicherzelle, ist derzeit in der Praxis üblicherweise die kleinste tauschbare Einheit ein Speichermodul. Solche Speichermodule können sich jedoch, trotz identischer Geometrie und gleichem Anschluss, unterscheiden, d.h. es gibt Speichermodule
unterschiedlichen Typs mit gleicher Geometrie und Anschlüssen. Die unterschiedlichen Speichermodultypen können sich beispielsweise
hinsichtlich ihrer Verschaltung (z.B. Reihen- oder Parallelschaltung) und/oder ihrer Kapazität unterscheiden. Außerdem können sich die elektrischen oder chemischen Eigenschaften sowie sicherheitsrelevante Grenzen bei den Speichermodultypen unterscheiden.
Beim Austausch eines defekten Speichermoduls ist daher eine Identifikation des neu einzubauenden Speichermoduls erforderlich, um einerseits sicherzustellen dass dieses Speichermodul zum Einbau in den
entsprechenden Energiespeicher geeignet ist und eventuell andererseits eine Batteriesteuereinheit auf einen neuen/anderen Speichermodultyp
vorzubereiten.
Derzeit erfolgt in der Praxis eine solche Identifikation beim Austausch eines Speichermoduls anhand eines am Speichermodul angebrachten Strichcodes oder DataMatrix-Codes (DMC). Damit ist jedoch nicht garantiert, dass der das Speichermodul austauschenden Person nach erfolgreicher Identifikation und vor Einbau des Speichermoduls eine Verwechslung von
Speichermodulen unterläuft.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Identifikation eines Speichermodultyps eines elektrischen Energiespeichers zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß Anspruch 1 , ein Verfahren zum Identifizieren eines Speichermodultyps eines elektrischen Energiespeichers gemäß Anspruch 5 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein
elektrischer Energiespeicher mit mehreren elektrisch in Reihe oder parallel geschalteten Speichermodulen bereitgestellt, die jeweils mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen aufweisen, wobei die Speichermodule jeweils zumindest einen Temperatursensorstrang mit einem Temperatursensor in Form eines temperaturabhängigen Widerstands zum Messen der Speichermodultemperatur aufweisen, und einer
Batteriesteuereinheit, die mittels der Temperatursensorstränge mit den Temperatursensoren verbunden ist und anhand der Widerstandswerte der Temperatursensorstränge, die an den jeweiligen Temperatursensoren vorliegenden Temperaturen bestimmt, wobei die Batteriesteuereinheit angepasst ist, anhand der gemessenen Widerstandswerte der Temperatursensorstränge einen Speichermodultyp zu bestimmen. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass ohnehin vorhandene Temperatursensoren zur Identifikation der Speichermodule verwendet werden können, es sind lediglich zur Kodierung der Speichermodule
Temperatursensoren mit unterschiedlichen Nennwiderständen zu verbauen oder alternativ gleiche Temperatursensoren bei denen einem oder mehreren ein Widerstand in Reihe geschaltet ist. Dadurch kann eine sichere
Identifikation der Speichermodule ohne nennenswerte Mehrkosten
verwirklicht werden. Die Identifikation der Speichermodule dient dazu, sicherzustellen, dass bei einem Austausch von einzelnen Speichermodulen nur solche Speichermodule eingebaut werden, die für den betreffenden Energiespeicher zugelassen sind. Es lässt sich somit die Eingabe eines Service-Mitarbeiters (Barcodescanner etc.), von dem ein neues
Speichermodul verbaut wurde, überprüfen. Dies stellt die Möglichkeit einer doppelten bzw. redundanten Überprüfung dahingehend, ob das korrekte Modul verbaut wurde. Andererseits kann die Identifikation dazu genutzt werden, in der Batteriesteuereinheit einen für diesen Speichermodultyp passenden Parametersatz zu schalten. Das heißt die Batteriesteuereinheit erkennt beispielsweise, wenn ein Speichermodul neuerer Bauart mit größerer Kapazität eingebaut wurde, und wählt für diesen Speichermodultyp den passenden Parametersatz aus, sodass dieses Speichermodul von der Batteriesteuereinheit korrekt und eventuell anders als die übrigen
Speichermodule angesteuert wird. Außerdem kann die Batteriesteuereinheit anhand der Identifikation eine entsprechende Zellbedatung und
Sicherheitsgrenzen auswählen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Speichermodule jeweils mehrere Temperatursensorstränge mit
Temperatursensoren auf, und die Batteriesteuereinheit ist angepasst, anhand der gemessenen Widerstandswerte der Temperatursensorstränge einen jeweiligen Temperatursensortyp der Temperatursensoren zu
bestimmen und aus einer Kombination dieser Temperatursensortypen pro Speichermodul den Speichermodultyp zu bestimmen. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass dadurch mehrere potentielle Speichermodultypen unterscheidbar sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheiden sich die Temperatursensortypen darin, bei einer bestimmten Temperatur unterschiedliche Widerstandswerte zu liefern. Die Temperatursensortypen sind demnach durch unterschiedliche Nennwiderstände unterscheidbar. Die Kodierung mittels ohnehin erforderlicher temperaturabhängiger Widerstände macht dieses Ausführungsbeispiel kostengünstig.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die
Batteriesteuereinheit angepasst, zusätzlich anhand der Position an der ein entsprechender Temperatursensortyp im zu bestimmenden
Speichermodultyp angeordnet ist, diesen Speichermodultyp zu bestimmen. Die Position eines Temperatursensortyps zeigt sich auch an einer
Steckerbelegung des von den Temperatursensoren wegführenden
Anschlusses, wobei eine bestimmte Position des Temperatursensors am Speichermodul einem bestimmten Pin oder einer bestimmten Buchse am Stecker zugeordnet sein kann. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass dadurch noch mehr potentielle Speichermodultypen unterscheidbar sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Speichermodule jeweils mehrere Temperatursensorstränge mit
Temperatursensoren auf, und die Batteriesteuereinheit ist angepasst, anhand der gemessenen Widerstandswerte der Temperatursensorstränge und aus einer Kombination dieser Widerstandswerte pro Speichermodul einen Speichermodultyp zu bestimmen. Dabei können zur Kodierung der Speichermodule Temperatursensoren mit unterschiedlichen
Nennwiderständen zu verbauen oder alternativ gleiche Temperatursensoren bei denen einem oder mehreren zur Kodierung ein Widerstand in Reihe geschaltet ist.
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Verfahren zum Identifizieren eines Speichermodultyps eines elektrischen Energiespeichers bereit, welcher mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speichermodule aufweist, die jeweils mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen aufweisen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Widerstandswerts jeweils zumindest eines
Temperatursensorstrangs mit einem Temperatursensor zum Messen der Speichermodultemperatur, Bestimmen der an den jeweiligen
Temperatursensoren vorliegenden Temperaturen mittels einer
Batteriesteuereinheit anhand der Widerstandswerte der
Temperatursensorstränge, und Bestimmen eines Speichermodultyps anhand des Widerstandswerts des zumindest einen Temperatursensorstrangs pro Speichermodul. Durch dieses Verfahren lassen sich die gleichen Vorteile erzielen, wie bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem zuerst genannten Ausführungsbeispiel des elektrischen Energiespeichers beschrieben. Insbesondere wird das Verfahren nur unter bestimmten Randbedingungen durchgeführt, beispielsweise beim Service des
Kraftfahrzeugs, und das Ergebnis dann gespeichert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden bei dem Schritt des Bestimmens des Speichermodultyps ein jeweiliger
Temperatursensortyp des Temperatursensors anhand des gemessenen Widerstandswerts des zugeordneten Temperatursensorstrangs bestimmt, pro Speichermodul jeweils die Speichermodultypen mehrerer
Temperatursensoren pro Speichermodul erfasst, und der Speichermodultyp aus einer Kombination der Temperatursensortypen pro Speichermodul bestimmt. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass dadurch mehrere potentielle Speichermodultypen unterscheidbar sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden beim Bestimmen der Temperatursensortypen die Temperatursensortypen bei einer bestimmten Temperatur durch ihre Widerstandswerte unterschieden. Die Kodierung mittels ohnehin erforderlicher temperaturabhängiger Widerstände macht die Umsetzung dieses Ausführungsbeispiels kostengünstig.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der
Speichermodultyp dadurch bestimmt, indem berücksichtigt wird, welcher Temperatursensortyp sich an welcher Position im Speichermodul befindet. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass dadurch noch mehr potentielle Speichermodultypen unterscheidbar sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens hat das
Verfahren ferner den Schritt des Bestimmens, ob der Speichermodultyp für den Energiespeicher zugelassen ist. Dies erhöht die Betriebssicherheit des elektrischen Energiespeichers.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem elektrischen Energiespeicher bereit.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen
Energiespeichers vom Stand der Technik;
Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen
Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 3 ist ein Temperatur-Widerstands-Diagramm der
Temperatursensoren zur Identifikation des Speichermodultyps, und
Figur 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines
Verfahrens zur Identifikation eines Speichermoduls darstellt.
Figur 2 zeigt einen elektrischen Energiespeicher gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere ist der elektrische
Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug angeordnet, um elektrische Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Der Speicher umfasst mehrere Speichermodule 1 . Diese Speichermodule 1 sind miteinander elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet. Jedes dieser Speichermodule weist mehrere, nicht dargestellte, elektrisch in Reihe oder parallel
geschaltete Speicherzellen auf. Die Speicherzellen sind elektrochemische Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Zur Überwachung der Temperatur jedes der Speichermodule 1 sind in jedem der Speichermodule 1 mehrere Temperatursensoren 2 und 3 vorgesehen. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um drei Temperatursensoren pro Speichermodul 1 , es kann jedoch auch eine andere Anzahl an
Temperatursensoren 2, 3 vorgesehen sein, beispielsweise einer, zwei, vier oder mehr als vier. Die drei dargestellten Temperatursensoren 2 und 3 sind räumlich über das Speichermodul 1 verteilt, beispielsweise befindet sich ein erster Temperatursensor an einem Längsende des Speichermoduls 1 , ein zweiter Temperatursensor in der Mitte des Speichermoduls 1 und ein dritter Temperatursensor am anderen Längsende des Speichermoduls 1 , um die Temperaturmessung des Speichermoduls räumlich möglichst gut über das gesamte Speichermodul abzudecken. Bei den Temperatursensoren 2 und 3 handelt es sich um NTC-Widerstandssensoren, deren Widerstandswert sich temperaturabhängig verändert. Es könnten aber auch andere
temperaturabhängige Widerstandssensoren verwendet werden,
beispielsweise PTC-Widerstandssensoren. Jeder der Temperatursensoren 2, 3 ist mittels einem, dem jeweiligen Temperatursensor zugeordneten,
Temperatursensorstrang 8 elektrisch mit einer Batteriesteuereinheit 5 verbunden, beispielsweise direkt oder über einen zwischengeschalteten Analog-Digital-Wandler 4. Der Temperatursensorstrang 8 ist ein elektrischer Leiter, beispielsweise ein Draht, ein Kabel, eine Leiterbahn, etc., der den zugeordneten Temperatursensor 2 mit dem Analog-Digital-Wandler 4 und/oder der Batteriesteuereinheit 5 verbindet und die Messinformationen des zugeordneten Temperatursensors 2 an den Analog-Digital-Wandler 4 und/oder die Batteriesteuereinheit 5 übermittelt. Dabei übermittelt der zugeordnete Temperatursensorstrang 8 nur die Informationen des
zugeordneten Temperatursensors 2 und nicht die Informationen der übrigen Temperatursensoren 2. Den übrigen Temperatursensoren 2 sind jeweils eigene Temperatursensorstränge 8 zugeordnet.
Wie in Figur 1 zu erkennen ist, welche schematisch einen elektrischen Energiespeicher vom Stand der Technik darstellt, sind solche
Temperatursensoren bereits in heute verwendeten Speichermodulen vorhanden. Dies stellt einen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar, dass Temperatursensoren nicht zusätzlich vorgesehen werden müssen, sondern ohnehin vorgesehen sind. Im Unterschied zum Stand der Technik, in dem pro Speichermodul 1 drei identische Temperatursensoren 2 vorgesehen sind, sind bei der vorliegenden Erfindung Temperatursensoren unterschiedlichen Typs vorgesehen, wodurch je nach dem an welcher Position sich welcher Typ befindet eine Kodierung erreicht werden kann. Im einfachsten Fall kann die Erfindung aber auch nur mit einem Temperatursensor 2, 3 pro
Speichermodul 1 realisiert werden, wobei die Speichermodultypen anhand unterschiedlicher Temperatursensortypen unterscheidbar sind. Alternativ zur Kodierung mittels unterschiedlicher Temperatursensortypen ist auch möglich, Temperatursensoren gleichen Typs zu verbauen, wobei eine Kodierung dadurch erreicht wird, dass einem oder mehreren der Temperatursensoren eines Speichermoduls 1 ein Widerstand elektrisch in Reihe geschaltet wird, so dass in einem Temperatursensorstrang 8 zusätzlich zu einem
Temperatursensor auch ein Vorwiderstand vorgesehen sein kann.
Zurück zu Figur 2 sind hier beispielsweise zwei unterschiedliche Typen an Temperatursensoren vorgesehen, nämlich Temperatursensoren 2 eines ersten Typs und Temperatursensoren 3 eines zweiten Typs. Die
Temperatursensortypen unterscheiden sich dabei beispielsweise durch unterschiedliche Nennwiderstände bei bestimmten Nenntemperaturen. Die Nenntemperatur ist dabei in der Regel 25 °C. Das heißt, bei einer
bestimmten Temperatur haben die Temperatursensoren je nach Typ einen unterschiedlichen Widerstandswert. Die Erfindung ist dabei nicht auf zwei unterschiedliche Typen an Temperatursensoren begrenzt, sondern es können auch mehrere unterschiedliche Typen an Temperatursensoren vorgesehen sein. Dabei gilt dass je mehr unterschiedliche Typen an
Temperatursensoren vorgesehen sind desto mehr unterschiedliche Typen an Speichermodulen sind unterscheidbar.
Jedem der Temperatursensoren 2, 3 ist dabei eine Rolle als erster
Temperatursensor, zweiter Temperatursensor oder dritter Temperatursensor zugeordnet, abhängig davon wie viele Temperatursensoren 2, 3 pro
Speichermodul 1 vorgesehen sind. Für die Batteriesteuereinheit 5 ist diese zugeordnete Rolle beispielsweise über eine Steckerbelegung eines Steckers erkennbar, mittels dem die Temperatursensorstränge 8 mit der
Batteriesteuereinheit 5 verbunden werden. Vorzugsweise befindet sich dabei der erste Temperatursensor räumlich bei allen Speichermodulen 1 des Energiespeichers im Wesentlichen an der gleichen Position, der zweite Temperatursensor ebenfalls räumlich bei allen Speichermodulen des
Energiespeichers im Wesentlichen an der gleichen Position und gleiches gilt für den dritten Temperatursensor. Insbesondere befindet sich der erste Temperatursensor an einem Ende des Speichermoduls, der dritte
Temperatursensor am gegenüberliegenden Ende des Speichermoduls und der zweite Temperatursensor zwischen dem ersten und dritten Temperatursensor. Die Auswahl welcher Temperatursensortyp den ersten, zweiten und dritten Temperatursensor bildet, bestimmt eine eindeutige Kodierung und Identifizierung des Speichermoduls 1 . Beispielsweise wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Speichermodultyp A (linkes
Speichermodul 1 in Figur 2) dadurch identifiziert, dass der erste, zweite und dritte Temperatursensor jeweils von einem Temperatursensor 2 des ersten Typs gebildet wird. Ein Speichermodultyp B (mittleres Speichermodul 1 in Figur 2) wird dadurch identifiziert, dass der erste Temperatursensor von einem Temperatursensor 3 des zweiten Typs und der zweite und dritte Temperatursensor jeweils von einem Temperatursensor 2 des ersten Typs gebildet wird. Ein Speichermodultyp C (rechtes Speichermodul 1 in Figur 2) wird dadurch identifiziert, dass der erste und zweite Temperatursensor von einem Temperatursensor 2 des ersten Typs und der dritte Temperatursensor von einem Temperatursensor 3 des zweiten Typs gebildet wird.
Jeder Temperatursensor 2 und 3 ist über einen der
Temperatursensorstränge 8 über den Analog-Digital-Wandler 4 mit der Batteriesteuereinheit (BMU) 5 verbunden. Die Batteriesteuereinheit 5 empfängt die Widerstandswerte der einzelnen Temperatursensoren 2 und 3 und bestimmt daraus zunächst einen Temperatursensortyp und aus der Kombination an Temperatursensortypen pro Speichermodul 1 einen
Speichermodultyp. Bei der Bestimmung der Kombination an
Temperatursensortypen wird vorzugsweise mitberücksichtigt an welcher Position sich welcher Temperatursensortyp befindet, d.h. von welchem Typ der erste Temperatursensor ist, von welchem Typ der zweite
Temperatursensor ist und von welchem Typ der dritte Temperatursensor ist.
Figur 3 zeigt ein Temperatur-Widerstands-Diagramm von zwei
Temperatursensoren 2 und 3 unterschiedlichen Typs, wobei die Kurve 6 einen Widerstands-Temperatur-Verlauf des Temperatursensors 2 des ersten Typs und die Kurve 7 einen Widerstands-Temperatur-Verlauf des
Temperatursensors 3 des zweiten Typs darstellt. Das Diagramm stellt eine Zuordnung dar, anhand der die Batteriesteuereinheit 5 aus einem ermittelten Widerstandswert unter Kenntnis des Temperatursensortyps einen
Temperaturwert bestimmen kann.
Wie erkennbar, ist zwischen den Kurven ein bestimmter Abstand, sowohl hinsichtlich des Widerstandswerts als auch des daraus resultierenden Temperaturwerts, d.h. bei einer bestimmten Temperatur, beispielsweise 20°C hat der Temperatursensor des ersten Typs einen niedrigeren
Widerstand als der Temperatursensor des zweiten Typs. Üblicherweise liegt zwischen den einzelnen Temperatursensoren eines Speichermoduls 1 nur eine bestimmte maximale Temperaturspreizung vor. Das heißt die an den Temperatursensoren vorherrschende Temperatur unterscheidet sich innerhalb eines Speichermoduls 1 um beispielsweise maximal 5°C. Wird nun über die einzelnen Temperatursensoren 2, 3 bestimmt, dass unter
Verwendung der Kurve 6 ein Temperaturunterschied vorliegt, der größer als diese bestimmte maximale Temperaturspreizung ist, dann bestimmt die Batteriesteuereinheit 5, dass es sich um einen Temperatursensor anderen Typs, nämlich des zweiten Typs handeln muss. Zur sicheren Erkennung der unterschiedlichen Temperatursensortypen ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen benachbarten Kurven größer ist, als die maximale
Temperaturspreizung, die üblicherweise zwischen Temperatursensoren des gleichen Speichermoduls im Normalbetrieb auftritt. Um zu verhindern, dass eine unüblich große Temperaturspreizung auftritt, gibt es folgende
Möglichkeiten: Da sich über die Zeit die Temperatur über das Speichermodul angleicht/homogenisiert, kann die Erkennung in ihrer Genauigkeit verbessert werden, wenn mehrere Messungen in zeitlichem Abstand zueinander durchgeführt werden. Alternativ zu mehreren Messungen kann die
Erkennung in ihrer Genauigkeit verbessert werden, werden wenn die
Erkennung unter vorgegebenen klimatischen Umgebungsbedingungen durchgeführt wird, beispielsweise nachdem der Energiespeicher über eine bestimmte Zeitdauer bei einer bestimmten Umgebungstemperatur
aufbewahrt wurde, so dass keine unübliche Temperaturspreizung auftritt. Ergeben sich demnach bei der Bestimmung der Temperaturen der drei Temperatursensoren 2, 3 drei Temperaturwerte, die nicht mehr als einen bestimmten Grenzwert (d.h. die maximale Temperaturspreizung)
voneinander beabstandet sind, dann handelt es sich um
Temperatursensoren des gleichen Typs, wobei eventuell an den
Temperatursensoren unterschiedliche Temperaturen vorliegen. Ergibt sich bei der Bestimmung der Temperaturen der drei Temperatursensoren 2, 3, dass bei einem oder mehreren Temperatursensoren eine
Temperaturspreizung vorliegt, die größer als dieser Grenzwert ist, dann kann die Batteriesteuereinheit daraus bestimmen, dass es sich bei diesem
Temperatursensor und einen Temperatursensor anderen Typs handelt.
Alternativ dazu ist es möglich, dass bei mehreren Temperatursensoren pro Speichermodul (beispielsweise drei, wie in Fig. 2 dargestellt), einer der Temperatursensoren 2 pro Speichermodul 1 , beispielsweise der zweite Temperatursensor 2 (dieser entspricht in Figur 2 dem jeweils mittleren Temperatursensor), nicht variiert wird, d.h. dieser zweite Temperatursensor hat in allen Speichermodultypen den gleichen Widerstandswert. Somit bietet einer der Temperatursensoren 2 pro Speichermodul 1 eine sichere Referenz zum Vergleich der übrigen Temperatursensoren desselben Speichermoduls 1 mit diesem als Referenz.
Figur 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Identifikation eines Speichermoduls darstellt. Dieses
Verfahren kann zur Identifikation jedes der Speichermodule 1 ausgeführt werden. Insbesondere wird dieses Verfahren nach dem Austausch eines Speichermoduls 1 für dieses ausgetauschte Speichermodul 1 ausgeführt. Gemäß diesem Verfahren werden in einem Schritt S101 von der
Batteriesteuereinheit 5 die Widerstandswerte der Temperatursensoren 2, 3 des zu identifizierenden Speichermoduls 1 ermittelt. Aus den
Widerstandswerten kann anhand des Diagramms gemäß Figur 3 eine an den jeweiligen Temperatursensoren 2, 3 vorherrschende Temperatur ermittelt werden. Beispielsweise wird dabei als Referenz diese Temperatur zunächst mittels der Kurve 6 für den ersten Temperatursensortyp bestimmt (bzw. der untersten Kurve der Widerstands-Temperatur-Verläufe). In Schritt S102 ermittelt die Batteriesteuereinheit 5 die Temperaturspreizung, d.h. wie groß die Differenzen zwischen den ermittelten Temperaturwerten der
Temperatursensoren 2, 3 pro Speichermodul 1 sind. Beispielsweise könnte die niedrigste Temperatur als Referenz dienen, da bei Verwendung eines Temperatursensors 2 ersten Typs davon auszugehen ist, dass die niedrigste erfasste Temperatur auf einen Temperatursensor ersten Typs
zurückzuführen ist. Es ist daher vorteilhaft, wenn in zumindest einer der mehreren Temperatursensoren 2, 3 ein Temperatursensor ersten Typs ist, quasi als Referenz. In Schritt S103 werden die ermittelten
Temperaturspreizungen, d.h. die ermittelten Differenzwerte, mit einer vorgegebenen maximalen Temperaturspreizung verglichen. Ist die
Temperaturspreizung eines bestimmten Temperatursensors kleiner als die maximale Temperaturspreizung, dann muss es sich um einen
Temperatursensor gleichen Typs handeln, was in Figur 4 dem Schritt S104 entspricht. Ist die Temperaturspreizung eines bestimmten
Temperatursensors größer als die maximale Temperaturspreizung, dann muss es sich um einen Temperatursensor anderen Typs handeln und das Verfahren fährt zu Schritt S105 fort. Werden nur Temperatursensoren zweier unterschiedlicher Typen verwendet, wie dies im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, dann kann aus der Feststellung, dass es sich um einen Temperatursensor anderen Typs handeln bereits gefolgert werden, dass es sich um einen Temperatursensor 3 des zweiten Typs handelt. Wenn mehr als zwei Typen an Temperatursensoren verwendet werden, dann können die einzelnen Typen anhand des Ausmaßes der Temperaturspreizung voneinander unterschieden werden.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der
vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in
verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrischer Energiespeicher mit
mehreren elektrisch in Reihe oder parallel geschalteten
Speichermodulen (1 ), die jeweils mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen aufweisen,
wobei die Speichermodule (1 ) jeweils zumindest einen
Temperatursensorstrang (8) mit einem Temperatursensor (2, 3) in Form eines temperaturabhängigen Widerstands zum Messen der
Speichermodultemperatur aufweisen, und
einer Batteriesteuereinheit (5), die mittels der
Temperatursensorstränge (8) mit den Temperatursensoren (2, 3) verbunden ist und anhand der Widerstandswerte der Temperatursensorstränge (8), die an den jeweiligen Temperatursensoren (2, 3) vorliegenden Temperaturen bestimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batteriesteuereinheit (5) angepasst ist, anhand der gemessenen Widerstandswerte der Temperatursensorstränge (8) einen Speichermodultyp zu bestimmen.
2. Elektrischer Energiespeicher gemäß Anspruch 1 , wobei die
Speichermodule (1 ) jeweils mehrere Temperatursensorstränge (8) mit Temperatursensoren (2, 3) aufweisen, und die Batteriesteuereinheit (5) angepasst ist, anhand der gemessenen Widerstandswerte der
Temperatursensorstränge (8) einen jeweiligen Temperatursensortyp der Temperatursensoren (2, 3) zu bestimmen und aus einer Kombination dieser Temperatursensortypen (2, 3) pro Speichermodul (1 ) den Speichermodultyp zu bestimmen.
3. Elektrischer Energiespeicher gemäß Anspruch 2, wobei sich die Temperatursensortypen darin unterscheiden, bei einer bestimmten
Temperatur unterschiedliche Widerstandswerte zu liefern.
4. Elektrischer Energiespeicher gemäß Anspruch 2, wobei die
Batteriesteuereinheit (5) angepasst ist, zusätzlich anhand der Position an der ein entsprechender Temperatursensortyp im zu bestimmenden
Speichermodultyp angeordnet ist, diesen Speichermodultyp zu bestimmen.
5. Elektrischer Energiespeicher gemäß Anspruch 1 , wobei die
Speichermodule (1 ) jeweils mehrere Temperatursensorstränge (8) mit Temperatursensoren (2, 3) aufweisen, und die Batteriesteuereinheit (5) angepasst ist, anhand der gemessenen Widerstandswerte der
Temperatursensorstränge (8) und aus einer Kombination dieser
Widerstandswerte pro Speichermodul (1 ) einen Speichermodultyp zu bestimmen.
6. Verfahren zum Identifizieren eines Speichermodultyps eines
elektrischen Energiespeichers, welcher mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speichermodule (1 ) aufweist, die jeweils mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen aufweisen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erfassen (S101 ) eines Widerstandswerts jeweils zumindest eines Temperatursensorstrangs (8) mit einem Temperatursensor (2, 3) zum
Messen der Speichermodultemperatur, und
Bestimmen der an den jeweiligen Temperatursensoren (2, 3) vorliegenden Temperaturen mittels einer Batteriesteuereinheit (5) anhand der Widerstandswerte der Temperatursensorstränge (8),
gekennzeichnet, durch
Bestimmen eines Speichermodultyps anhand des Widerstandswerts des zumindest einen Temperatursensorstrangs (8) pro Speichermodul (1 ).
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei
bei dem Schritt des Bestimmens des Speichermodultyps ein jeweiliger Temperatursensortyp des Temperatursensors (2, 3) anhand des gemessenen Widerstandswerts des zugeordneten
Temperatursensorstrangs (8) bestimmt wird,
pro Speichermodul (1 ) jeweils die Speichermodultypen mehrerer Temperatursensoren (2, 3) pro Speichermodul (1 ) erfasst werden, und
der Speichermodultyp aus einer Kombination der
Temperatursensortypen pro Speichermodul (1 ) bestimmt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei beim Bestimmen der
Temperatursensortypen die Temperatursensortypen bei einer bestimmten Temperatur durch ihre Widerstandswerte unterschieden werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Speichermodultyp bestimmt wird, indem berücksichtigt wird, welcher Temperatursensortyp sich an welcher Position im Speichermodul (1 ) befindet.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner mit dem Schritt des Bestimmens, ob der Speichermodultyp für den Energiespeicher zugelassen ist.
1 1 . Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
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